한중콘크리트와 적산온도

콘크리트 표준시방서에서는 하루 평균기온이 4℃ 이하가 예상되는 조건에 타설하는 콘크리트를 한중콘크리트로 분류하고 특별히 다루도록 규정하고 있습니다. 우리나라에서 일평균 기온이  4℃ 이하가 되면 최저기온이 대부분 -2.0～1.5℃ 정도가 됩니다. 콘크리트의 일반적인 동결온도는 -2.0～-0.5℃이기 때문에 이 기간에 콘크리트를 타설하면 수화반응이 지연되고 콘크리트가 동결할 우려가 있기 때문에 초기동해의 피해를 포함하여 피해를 최소화하도록 노력해야 합니다.

 

■ 한중콘크리트

 

적산온도

한중콘크리트에서 콘크리트의 강도를 추정할 때 적산온도라는 개념을 사용할 수 있습니다. 물론 직접적인 강도시험이나 슈미트 해머 시험으로 강도를 추정하는 것이 더 정확하겠지만, 이런 시험장비를 갖출 수 없는 소규모 현장에서 손쉽게 강도를 추정할 수 있도록 만든 것이 적산온도입니다.

 

■ 슈미트 해머 비파괴 시험(콘크리트 반발경도 시험)

 

적산온도는 콘크리트 양생기간에서의 온도의 누적치를 말합니다. 적(積; 쌓을 적) + 산(算; 셈 산), 즉 온도를 누적해서 계산하는 온도라는 개념입니다. 매일 매일의 양생 온도가 다르더라도 여러 날 동안의 온도를 합산한 적산온도가 같으면 콘크리트의 강도는 비슷하다는 원리를 이용한 것입니다.

 

■ 콘크리트의 양생(Curing)

 

원래는 봄에 식물이 싹을 틔우는 개념에서 온 것이라고 하죠. 겨울을 지난 봄이 되면 씨앗이 여러날 동안 온도를 누적해서  일정한 적산온도가 되면 싹을 틔운다는 개념입니다.

 

한중콘크리트는 초기 강도발현이 늦기 때문에 거푸집의 해체 시기를 판단하기 위해 적산온도를 이용해서 강도를 추정하는 방식으로 사용합니다.

 

적산온도는 다음과 같이 계산합니다.

여기서, M : 적산온도(˚D·D(일), 또는 ˚C·D)

θ : Δt 시간 중의 콘크리트 평균 양생 온도

A : 정수로서 일반적으로 10℃

Δt : 시간(일)

 

식이 좀 복잡해보이지만 매일 매일의 온도에 10을 더해서 계속 더한다고 생각하시면 됩니다.

그래서 적산온도의 단위가 ˚D·D인데 이것은 Degree·Day를 의미합니다.

 

이 방법은 적산온도가 210˚D·D 이상인 경우에만 적용하도록 표준시방서 해설에서는 설명하고 있습니다. 또한 구조체 콘크리트의 강도관리 재령은 91 이내에서, 또한 적산온도는 420˚D·D 이하가 되는 재령에만 적용합니다. 

 

적산온도와 압축강도비는 다음과 같은 관계가 있습니다. 즉 일정한 적산온도가 되었을 때 그 콘크리트의 압축강도의 몇 %정도가 발현되었다고 추정하는 것입니다.

이것을 어떻게 적용할까요? 예를 들어 어느 지역의 11월 평균기온이 다음과 같다고 가정해보겠습니다.

1일부터 10일까지 : 8℃

11일부터 20일까지 : 4℃

21일부터 30일까지 : 1℃

 

그럼 11월 3일부터 4주 동안의 적산온도값은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

3일부터 10일까지(8일) : (8 + 10) × 8(일) = 144

11일부터 20일까지(10일) : (4 + 10) × 10(일) = 140

21일부터 30일까지(10일) : (1 + 10) × 10(일) = 110

이것을 모두 합하면 144 + 140 + 110 = 394˚D·D 

 

이 394˚D·D값에 해당하는 압축강도비를 찾으면 됩니다.

그러면 대략 원래 압축강도의 81% 정도가 발현되었다고 추정할 수 있습니다.

 

■ 콘크리트는 어떻게 파괴될까(콘크리트의 균열)?

 

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